基于耳石微化学分析的福建水域刀鲚生境履历研究

利用X射线电子探针微区分析技术(electron probe micro-analysis, EPMA)，首次对福建(福州、宁德)沿岸海域采集到的3尾刀鲚(Coilia nasus)进行矢耳石的锶(Sr)和钙(Ca)微化学特征分析，重建其生活史。结果显示，这3尾刀鲚耳石核心区的Sr/Ca值均小于3，且耳石面分析显示核心区均为蓝色，表明它们都属于淡水产卵和淡水孵化；其中，福州海域的1尾刀鲚早期生活史对淡水依赖时间较长，而宁德海域的2尾刀鲚对淡水依赖时间较短。根据耳石从核心到边缘的Sr/Ca值变化线分析及过核心截面Sr含量面分析可以确定，3尾刀鲚均为典型的溯河洄游生态类型；其中，福州海域1尾刀鲚呈现淡水–半咸水型的生境履历，而宁德海域2尾刀鲚呈现淡水–半咸水–海水型的生境履历。本研究首次利用耳石微化学分析技术揭示了福建水域刀鲚生活史和生境履历存在多样性，也证实了宁德三沙湾外海域和闽江口外沿岸海域尚存溯河洄游型刀鲚。本研究为进一步开展福建沿岸水域刀鲚的关键栖息地研究及其资源管理和保护提供了宝贵的基础信息。     

基于耳石微化学分析的丹东鸭绿江刀鲚不同生态表型生境履历的研究

为了解东北地区刀鲚(Coilia nasus)的生活史履历特征,2020年7月对丹东鸭绿江水域刀鲚进行调查,获得传统长颌鲚10尾、短颌鲚3尾,并首次采集到“杂颌鲚”6尾。通过电子探针微区分析技术对不同刀鲚进行了研究。耳石Sr和Ca定量线分析及Sr面分布图谱分析结果显示,长颌鲚既有具江海洄游生境履历的生态表型,亦有仅具淡水定居生境履历的生态表型;而短颌鲚及“杂颌鲚”个体则全为河口孵化起源、具江海洄游生境履历的生态表型。结果表明,丹东鸭绿江刀鲚类型的组成非常复杂,生境履历极富多样性,显示其可能是一个独特资源地理种群。     

长江口及邻近海域凤鲚生境履历重建

利用 X-射线电子探针微区技术(EPMA)对长江口崇明和邻近吕四凤鲚(Coilia mystus)耳石 Sr 和 Ca 的微化学进行了分析。定量线分析和 Sr 含量面分布图谱显示,凤鲚耳石核区的 Sr/Ca 比值存在 Sr/Ca<3、37 这 3 种类型,分别对应的耳石核心面分布同心环区域颜色为蓝色、绿色和黄-红色,据此推断长江口及邻近海域凤鲚孵化场存在 3 种,即淡水孵化场、河口半咸水孵化场及海水孵化场。凤鲚个体耳石从核心到边缘的 Sr/Ca比值变化波动极为显著,有对应淡水生活的低值阶段(Sr/Ca<3,最小为 2.04±0.87),也有对应海水生活的高值阶段(Sr/Ca >7,最大为 7.81±0.91),可将凤鲚的生境履历类型分为 4 种类型:淡水河口半咸水型、河口半咸水定居型、河口半咸水海水型和淡水河口半咸水海水型。长江口邻近海域吕四凤鲚有淡水和河口半咸水孵化个体,其生境履历类型包括淡水河口半咸水型、河口半咸水海水型和淡水河口半咸水海水型,而长江口崇明岛海域有海水及河口半咸水孵化个体,其生境履历类型包括淡水河口半咸水型、河口定居型及淡水河口半咸水海水型,这反映了长江口崇明岛及邻近海域吕四 2 个海域凤鲚个体间的共性以及差异性。通过本次研究,首次证明了长江口及邻近海域凤鲚存在 3 种孵化场及 4 种生境履历类型,准确反映了凤鲚个体组成及其生活史的多样性和复杂性。     

长江南京江段长颌鲚生境履历的反演

利用电子探针显微分析技术(EPMA),对2009年和2014年采自长江南京段的长颌鲚耳石微化学进行了研究,反演了其生境履历。结果显示,这些长颌鲚耳石上元素Sr/Ca值的动态可分为两类。一类Sr/Ca值出现显著波动,不仅具有对应淡水生境的低值(1.87±0.36),而且有对应于河口半咸水生境的较高值(4.80±0.80),甚至出现了外海高盐度生境的高值(7.85±0.57),反映了溯河洄游的生境履历特征。另一类Sr/Ca值稳定3.0以下(14NJC09和14NJCE10),仅反映出在淡水生境中生活的履历。上述结果均得到了耳石Sr面分布的验证。上述"反演"的结果首次发现,传统上认为的一定是溯河洄游的长颌鲚,也可能存在有淡水定居个体。单纯利用上颌骨的长短并不能作为有效判别长江刀鲚资源群体中溯河洄游个体和淡水定居个体的标准。     

长江南京江段长颌鲚生境履历的反演研究

利用电子探针显微分析技术(EPMA),对2009年和2014年采自长江南京段的长颌鲚耳石微化学进行了研究,反演了其生境履历.结果显示,这些长颌鲚耳石上元素Sr/Ca值的动态可分为两类.一类Sr/Ca值出现显著波动,不仅具有对应淡水生境的低值(1.87±0.36),而且有对应于河口半咸水生境的较高值(4.80±0.80),甚至出现了外海高盐度生境的高值(7.85±0.57),反映了溯河洄游的生境履历特征.另一类Sr/Ca值稳定3.0以下(14NJC09和14NJCE10),仅反映出在淡水生境中生活的履历.上述结果均得到了耳石Sr面分布的验证.上述“反演”的结果首次发现,传统上认为的一定是溯河洄游的长颌鲚,也可能存在有淡水定居个体.单纯利用上颌骨的长短并不能作为有效判别长江刀鲚资源群体中溯河洄游个体和淡水定居个体的标准.     

刀鲚胸鳍条和耳石微化学“指纹”相似性研究

耳石微化学被广泛应用于鱼类洄游生态学研究,但耳石的摘取难免会造成鱼的死亡和损伤,故寻找可以快捷、非致死地替代耳石进行微化学分析的材料很有意义。为此,本研究比较了刀鲚(Coilia nasus)胸鳍条和耳石微化学的相似性特征。耳石的锶钙比值(Sr/Ca)和Sr含量图谱分型结果分别很好地对应了所研究的洄游型、淡水定居型和陆封型的典型个体。胸鳍条微化学结果显示,湖鲚和短颌鲚2类个体呈现出稳定的低Sr/Ca值?(1.38±0.52)~(2.04±0.74)和(1.40±0.32)~(1.81±0.66)?与刀鲚胸鳍条生活史第一阶段的特征相吻合?(2.06±0.64)~(2.26±0.29)?,这些均反映了淡水生境“指纹”的特征。刀鲚胸鳍条Sr含量图谱和耳石相似,自核心至边缘可分为明显的3个阶段,分别对应于面分布图上自核心至边缘的蓝色、绿色、蓝色之间微化学“指纹”的变化。由此可见,刀鲚胸鳍条可以作为耳石的非致死、低损伤的代替材料,用于刀鲚洄游习性、生境履历等研究。同时,由于胸鳍条具有取样和前处理的优势,在其他鱼类资源或标志放流评价研究时,可以考虑以胸鳍条代替耳石来开展研究。     

基于耳石微化学的黄河垦利段刀鲚生活史初步研究

为研究黄河刀鲚(Coilia nasus)生境履历特征,利用电子探针微区分析技术(EPMA)对采集自黄河垦利段5尾刀鲚个体(D1、D2、D4、D5和D6)的矢耳石进行微化学特征研究。定量线分析结果显示,黄河口刀鲚生境履历较为复杂,所有个体核心区Sr/Ca值较低,表明其淡水孵化特征,但随着个体生长表现出不同的生活履历。个体D2生活史较复杂,其生长轨迹多次往返于淡水—半咸水生境,不具备洄游型刀鲚应有的规律性特征;个体D1、D4、D5和D6具有明显的洄游特征,不同的是个体D1和D4的Sr/Ca最大值分别为6.1和6.2,D5、D6生境已延伸至Sr/Ca值较高的区域,最大值分别达到8.44、8.63,但是由于调水、调沙对黄河口盐度变化影响较大,尚不能判断D5、D6个体生境已延伸至海水区域。分析的结果显示了同样的特征,个体D1、D4核心区表现为蓝色,外缘区域表现为蓝绿色;个体D2核心区表现为蓝色、绿色、黄色交替出现,个体D5、D6核心区域表现为Sr值较低的蓝色区域,随着生长耳石外围逐渐形成较为明显的黄色圆环。基于以上结果,本研究重新建立了黄河口刀鲚的生境履历,多数个体孵化和早期的生活主要在淡水生境完成,之后进入盐度较高的区域,往返于半咸水—海水生境中进行索饵、育肥,直至被捕获。以个体D2为代表的群体生活史较为复杂,推测可能是由于当年山东东平湖汛期放水而被动进入黄河的定居型刀鲚。     

鄱阳湖刀鲚耳石的两种微化学特征

为确认鄱阳湖中是否仍存在有溯河洄游的刀鲚个体,利用X射线电子探针微区分析技术(EPMA)研究了采自鄱阳湖星子县水域2尾刀鲚个体矢耳石的锶和钙微化学特征.定量线分析结果显示,上颌骨较短个体(PYCB02)的耳石锶钙比值(即Sr/Ca×1 000)为稳定的低值(1.66±0.54),反映了其淡水定居的生活习性;而上颌骨较长个体(PYCE05)的锶钙比值波动显著,不仅具有对应淡水生活的低值(1.82 ±0.50),而且出现了对应于海水生活的高值(5.79±0.91),显示出其溯河洄游的“履历”.这些结果更得到了耳石元素面分布分析结果的支持.这两种截然不同的耳石微化学特征类型首次直观地反映和证实了目前距长江河口约800 km的鄱阳湖中同时存在有溯河洄游和淡水定居的两类刀鲚个体.     

鄱阳湖同时存在溯河洄游和淡水定居的刀鲚

为确认鄱阳湖中是否仍存在有溯河洄游的刀鲚个体,利用X射线电子探针微区分析技术(EPMA)研究了采自鄱阳湖星子县水域2尾刀鲚个体矢耳石的锶和钙微化学特征。定量线分析结果显示,上颌骨较短个体(PYCB02)的耳石锶钙比值(即Sr/Ca×1 000)为稳定的低值(1.66±0.54),反映了其淡水定居的生活习性;而上颌骨较长个体(PYCE05)的锶钙比值波动显著,不仅具有对应淡水生活的低值(1.82±0.50),而且出现了对应于海水生活的高值(5.79±0.91),显示出其溯河洄游的"履历"。这些结果更得到了耳石元素面分布分析结果的支持。这两种截然不同的耳石微化学特征类型首次直观地反映和证实了目前距长江河口约800 km的鄱阳湖中同时存在有溯河洄游和淡水定居的两类刀鲚个体。     

长江短颌鲚耳石Sr/Ca值变化特征及其江海洄游履历

为确证长江刀鲚生殖洄游季节的短颌刀鲚是否为江海洄游个体,采用X射线电子探针微区分析技术(EPMA)研究了2013年4月27日采自长江靖江段的1尾短颌鲚(XGC-A)和1尾长颌鲚(XGC-B)矢耳石的锶(Sr)和钙(Ca)的微化学特征,同时将实验结果与确认是江海洄游型长江刀鲚矢耳石的Sr和Ca的微化学特征进行了比对分析。定量线分析结果显示,短颌鲚和长颌鲚个体的Sr/Ca值均波动显著,不仅具有对应淡水生活的低值(1.59±0.80、1.55±0.74),而且出现了对应于海水生活的高值(4.38±1.33、3.56±0.94),显示出其溯河洄游的履历;耳石元素面分布分析结果同时验证了短颌鲚和长颌鲚均参与江海洄游的事实。研究表明,目前长江中存在参与江海洄游的短颌鲚个体。     

大辽河口红狼牙鰕虎鱼耳石微化学的初步研究

为初步了解大辽河口红狼牙鰕虎鱼(Odontamblyopus rubicundus)生境履历特征,利用电子探针微区分析技术,对大辽河口6 ind红狼牙鰕虎鱼的耳石进行了锶和钙元素微化学研究。定量线分析结果显示,大辽河口红狼牙鰕虎鱼生境履历十分复杂,耳石锶钙比值的波动可以分为4~6个差异极其显著的阶段(最低LH01为1.56±0.91,最高LH02为9.28±1.66)(P0.01)。耳石锶含量面分布结果可以进一步直观地显示,自核心到边缘区域中对应于淡水(蓝色)、半咸水(绿色)、海水(黄红色)生境不同颜色同心环轮的变化过程。根据耳石核心区域(第一阶段)的锶钙比值以及对应的面分布特征,推测大辽河口的红狼牙鰕虎鱼可能存在3个生活史类型(淡水孵化、半咸水孵化和海水孵化),红狼牙鰕虎鱼在孵化和早期生活史阶段可以适应从淡水到海水的广盐度水体。     

信江发现溯河洄游型刀鲚的实证研究

利用电子探针微区分析技术,对2014年8月1日采自江西省余干县瑞洪镇信江(鄱阳湖水系五大河流之一)江段的刀鲚(Coilia nasus)的矢耳石进行了锶和钙的微化学分析研究。元素定量线分析表明,样品的锶钙比值(Sr/Ca×103)波动显著,不仅具有对应淡水生活的低值(Sr/Ca×1033),而且出现了对应于海水生活的高值(3Sr/Ca×1037),显示出其典型的溯河洄游特征。耳石Sr含量的面分析结果与之相同,均具有对应淡水生活的低值(蓝色)区域和海水生活的高值(绿色)区域。这两种耳石微化学类型首次直观地证实,目前距长江河口约1000 km的信江中存在洄游型刀鲚。     

湖南湘江重现溯河洄游型刀鲚

随着十年禁捕政策的实施, 长江刀鲚资源恢复效果已日益凸显, 一些传统栖息地被发现重新有了刀鲚的分布。湖南湘江水域曾是洞庭湖水系内刀鲚的主要分布水域之一, 但洄游型刀鲚长期被认为在该水域已绝迹。近期笔者对 2023 年 6 月 13 日采集自湖南湘江湘阴段的 1 尾刀鲚标本进行耳石微化学特征研究, 以验证其所属的生态类型。结果发现, 该个体耳石锶钙比生境特征可分为 5 个阶段, 其中既有对应于淡水生境的 S_I (1.37±0.60)、S_III (2.80±0.16)和 S_V (2.47±0.62)阶段, 也有对应于河口半咸水的 S_II (5.50±1.10)、S_IV (4.52±0.94)阶段。此外 S_II 阶段有部分锶钙比高于 7, 说明该个体还进入过海水栖息。锶含量面分布分析结果显示, 自核心至边缘亦依次呈现蓝色、 黄绿色、蓝色、黄绿色以及蓝色的不同盐度生境变化的“分色图谱”特征。上述结果确证了所研究个体为典型的溯河洄游型刀鲚。这也首次客观证实了十年禁捕政策实施后, 洄游型刀鲚不仅能够重新自海区经长江进洞庭湖, 而且更能自湖上溯至湘江水域。为保护洞庭湖内及各支流洄游型刀鲚资源, 同时也为持久守护长江十年禁捕的成效, 亟需开展洞庭湖及各支流内洄游性刀鲚的分布和关键生境的调查以及其资源保护。     

几种前处理方法所获刀鲚(Coilia nasus)耳石年轮的效果比较

本研究较为系统地比较了刀鲚(Coilia nasus)耳石的几种碾磨方法及耳石酸蚀前处理所获刀鲚耳石年轮的效果.结果显示,耳石横截面碾磨法更易获取较为清晰的年轮,而矢状面碾磨法的效果不及前者,但后者在用于耳石微化学的研究中却更有优势.经5％EDTA处理过的耳石,比用1％HC1处理过的耳石,更容易获得较好的年轮效果.本研究还发现,刀鲚耳石年轮形成过程中的一些形态变化,与刀鲚生活史中的生境变化有关联性.     

几种前处理方法所获刀鲚(Coilia nasus)耳石年轮的效果比较

本研究较为系统地比较了刀鲚(Coilia nasus)耳石的几种碾磨方法及耳石酸蚀前处理所获刀鲚耳石年轮的效果。结果显示,耳石横截面碾磨法更易获取较为清晰的年轮,而矢状面碾磨法的效果不及前者,但后者在用于耳石微化学的研究中却更有优势。经5%EDTA处理过的耳石,比用1%HCl处理过的耳石,更容易获得较好的年轮效果。本研究还发现,刀鲚耳石年轮形成过程中的一些形态变化,与刀鲚生活史中的生境变化有关联性。     

温度和元素浓度对Sr在褐牙鲆仔稚鱼耳石中的沉积影响

科学认识鱼类耳石中微量元素沉积与主要水环境因子的关系是基于耳石微化学方法重新构建鱼类生活史及反演其环境履历的重要前提。本研究以环境与耳石中重要元素Sr为例,研究在不同水温(16℃、19℃和22℃)和不同元素浓度(1×、2×和3×Sr)下Sr在褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)仔稚鱼耳石形成生长过程中(孵化后15~93 d)的沉积(Sr∶Ca比)特征。结果显示,在不同水温下,耳石中Sr∶Ca比随水体中Sr浓度的升高呈线性增长,而元素分配系数(DSr)随元素浓度的升高先降低然后趋于稳定。在不同Sr浓度下,耳石中Sr∶Ca比及DSr均随水温升高呈增长趋势,二者在22℃时的值均显著高于在其他水温时的值。耳石中Sr沉积能够表征褐牙鲆仔稚鱼所经历的水环境中Sr浓度和水温的变化,可作为元素指纹应用于褐牙鲆早期生活史的重建和环境履历的反演。     

黄海南部蓝点马鲛耳石微量元素

应用激光剥蚀(LA)-ICPMS技术对采集于黄海南部吕泗产卵场的产卵期蓝点马鲛耳石横截面从核心到边缘进行了分析,并结合耳石微结构分析比较各测定元素与钙的比值在不同生活史阶段的变化。结果显示,测定的Li、Na、Mg、Fe、Co、Sr和Ba含量在耳石上均呈非均匀分布,但Ba:Ca比值从核心到边缘波动较大(2.13~5.05 μmol/mol),总体为核心(0~40 μm)部分高,核心向外(40~320 μm)部分快速下降,其余部分(320~1 440 μm)低。Ba:Ca比值在不同生活史阶段间表现出了显著性差异,孵化阶段明显高于越冬和产卵阶段。相较其他元素,Ba元素更适合作为标志性元素重建蓝点马鲛生境履历。根据Ba:Ca比值重建了黄海南部蓝点马鲛的生境履历,结果发现它们在胚胎发育和孵化阶段生活在高Ba浓度生境,早期发育阶段游离近岸高Ba浓度生境,随后的生长发育阶段则会长期处于Ba浓度稍低的生境进行越冬和产卵洄游。     

中华鲟硬组织微结构及微化学的特征探索

为了在中华鲟洄游生态学研究上有新突破,实验首次比较研究了中华鲟3种硬组织(耳石、背骨板和胸鳍条)的微结构和微化学特征。结果发现,耳石结构松散,存在多个耳砂(微晶球霰石球晶)颗粒,且每个颗粒均具有独立的核心;背骨板存在分层现象;胸鳍条结构较为致密,且均一。胸鳍条、耳石中生境元素Co/Ca、Sr/Ca和Ba/Ca比特征变化较为一致,而背板由于分层的原因与前二者有所差异。综合考虑非致死性采样、前处理难度、微结构组成以及生境元素生物积累等优势,笔者建议首选胸鳍条作为基于微化学分析来反演中华鲟洄游及生活史履历研究的最佳硬组织材料。     

长江口崇明水域鲻鱼耳石元素微化学分析

利用电子显微探针元素分析技术,对长江口崇明水域鲻鱼(Mugil cephalus)的耳石进行了锶和钙沉积特征的初步研究.元素定量线分析和面分布分析结果均直观而明显地表明,长江口鲻鱼存在着多样化的洄游活动.其孵化和早期发育需要盐度适中的生境,而在随后的继续生长和发育阶段,鲻鱼可以灵活地利用长江口淡水、河口半咸水和海水环境,个体之间洄游的"履历"差异很大,反映出了鲻鱼生活史过程中较为复杂的生存策略.本研究旨在探讨鲻鱼的生存环境背景,为今后开展人工养殖提供基础生物学资料.     

鄱阳湖刀鲚的鉴定与资源动态研究

为研究潘阳湖刀鲚资源状况, 2019—2020 年在鄱阳湖开展鱼类资源调查工作, 采集到大量鲚属(Coilia)鱼类, 对这些样本进行了形态学和分子生物学的鉴定。随机测量 112 尾样本的上颌骨长度显著大于头长, 长颌长/头长的范围为 1.00~1.46, 平均为 1.17±0.07。使用线粒体 Cyt b 基因和 D-loop 控制区序列作为分子标记, 对 22 尾随机样本进行物种鉴定, 结果显示 22 尾样本均为刀鲚(Coilia nasus)。对其中 5 尾样本耳石的微化学特征进行了测定, 结果显示耳石锶钙比(Si/Ca)均有大于 3 的过程出现, 表明样本为溯河洄游型刀鲚。2019—2020 年, 刀鲚在鄱阳湖中的单船产量分别达到 8.1 ind/d 和 142 ind/d, 与历史数据相比, 出现了一定的增长。鄱阳湖刀鲚资源量的恢复表明长江禁渔制度实施和取消刀鲚特许捕捞制度取得了良好的效果, 建议进一步开展鄱阳湖刀鲚产卵场调查并加强栖息地保护, 促进刀鲚资源恢复。